Árboles

De árboles a listas

PorJosé A. Alonso 27-enero-20163-febrero-2016

Los árboles binarios con datos en nodos y hojas se definen por

   data Arbol a = H a | N a (Arbol a) (Arbol a) deriving Show

1	data Arbol a = H a \| N a (Arbol a) (Arbol a) deriving Show

Por ejemplo, el árbol

          3
         / \
        /   \
       4     7
      / \   / \
     5   0 0   3
    / \
   2   0

/ \

4 7

/ \ / \

5 0 0 3

/ \

2 0

se representa por

   ejArbol :: Arbol Integer
   ejArbol = N 3 (N 4 (N 5 (H 2)(H 0)) (H 0)) (N 7 (H 0) (H 3))

1 2	ejArbol :: Arbol Integer ejArbol = N 3 (N 4 (N 5 (H 2)(H 0)) (H 0)) (N 7 (H 0) (H 3))

Definir la función

   sucesores :: Arbol a -> [(a,[a])]

1	sucesores :: Arbol a -> [(a,[a])]

tal que (sucesores t) es la lista de los pares formados por los elementos del árbol t junto con sus sucesores. Por ejemplo,

   λ> sucesores ejArbol
   [(3,[4,7]),(4,[5,0]),(5,[2,0]),(2,[]),(0,[]),(0,[]),
    (7,[0,3]),(0,[]),(3,[])]

λ> sucesores ejArbol

[(3,[4,7]),(4,[5,0]),(5,[2,0]),(2,[]),(0,[]),(0,[]),

(7,[0,3]),(0,[]),(3,[])]

Soluciones

data Arbol a = H a | N a (Arbol a) (Arbol a) deriving Show

ejArbol :: Arbol Integer
ejArbol = N 3 (N 4 (N 5 (H 2)(H 0)) (H 0)) (N 7 (H 0) (H 3))

sucesores :: Arbol a -> [(a,[a])]
sucesores (H x)     = [(x,[])]
sucesores (N x i d) = (x, [raiz i, raiz d]) : sucesores i ++ sucesores d

raiz :: Arbol a -> a
raiz (H x)      = x
raiz (N x _ _ ) = x

data Arbol a = H a | N a (Arbol a) (Arbol a) deriving Show

ejArbol :: Arbol Integer

ejArbol = N 3 (N 4 (N 5 (H 2)(H 0)) (H 0)) (N 7 (H 0) (H 3))

sucesores :: Arbol a -> [(a,[a])]

sucesores (H x) = [(x,[])]

sucesores (N x i d) = (x, [raiz i, raiz d]) : sucesores i ++ sucesores d

raiz :: Arbol a -> a

raiz (H x) = x

raiz (N x _ _ ) = x

Paridad de un árbol

PorJosé A. Alonso 1-diciembre-20158-diciembre-2015

Los árboles binarios con valores en las hojas y en los nodos se definen por

   data Arbol a = H a 
                 | N a (Arbol a) (Arbol a) 
                 deriving Show

data Arbol a = H a

| N a (Arbol a) (Arbol a)

deriving Show

Por ejemplo, el árbol

        5         
       / \        
      /   \       
     9     7      
    / \   / \     
   1   4 6   8

/ \

9 7

/ \ / \

1 4 6 8

se puede representar por

   N 5 (N 9 (H 1) (H 4)) (N 7 (H 6) (H 8))

1	N 5 (N 9 (H 1) (H 4)) (N 7 (H 6) (H 8))

Decimos que un árbol binario es par si la mayoría de sus valores (en nodos u hojas) son pares e impar en caso contrario.

Para representar la paridad se define el tipo Paridad

   data Paridad = Par | Impar deriving (Eq, Show)

1	data Paridad = Par \| Impar deriving (Eq, Show)

Definir la función

   paridad :: Arbol3 Int -> Paridad

1	paridad :: Arbol3 Int -> Paridad

tal que (paridad a) es la paridad del árbol a. Por ejemplo,

   paridad (N 8 (N 6 (H 3) (H 4)) (H 5))  ==  Par
   paridad (N 8 (N 9 (H 3) (H 4)) (H 5))  ==  Impar

1 2	paridad (N 8 (N 6 (H 3) (H 4)) (H 5)) == Par paridad (N 8 (N 9 (H 3) (H 4)) (H 5)) == Impar

Soluciones

data Arbol a = H a
             | N a (Arbol a) (Arbol a) 
             deriving Show

data Paridad = Par | Impar deriving (Eq, Show)  
 
paridad :: Arbol Int -> Paridad
paridad a | x > y     = Par 
          | otherwise = Impar
          where (x,y) = paridades a

-- (paridades a) es un par (x,y) donde x es el número de valores pares
-- en el árbol a e i es el número de valores impares en el árbol a. Por
-- ejemplo,  
--    paridades (N (N (H 3) 6 (H 4)) 8 (H 5))  ==  (3,2)
--    paridades (N (N (H 3) 9 (H 4)) 8 (H 5))  ==  (2,3)
paridades :: Arbol Int -> (Int,Int)
paridades (H x) | even x    = (1,0)
                | otherwise = (0,1)
paridades (N x i d) | even x    = (1+a1+a2,b1+b2)
                    | otherwise = (a1+a2,1+b1+b2)
                    where (a1,b1) = paridades i
                          (a2,b2) = paridades d

data Arbol a = H a

| N a (Arbol a) (Arbol a)

deriving Show

data Paridad = Par | Impar deriving (Eq, Show)

paridad :: Arbol Int -> Paridad

paridad a | x > y = Par

| otherwise = Impar

where (x,y) = paridades a

-- (paridades a) es un par (x,y) donde x es el número de valores pares

-- en el árbol a e i es el número de valores impares en el árbol a. Por

-- ejemplo,

-- paridades (N (N (H 3) 6 (H 4)) 8 (H 5)) == (3,2)

-- paridades (N (N (H 3) 9 (H 4)) 8 (H 5)) == (2,3)

paridades :: Arbol Int -> (Int,Int)

paridades (H x) | even x = (1,0)

| otherwise = (0,1)

paridades (N x i d) | even x = (1+a1+a2,b1+b2)

| otherwise = (a1+a2,1+b1+b2)

where (a1,b1) = paridades i

(a2,b2) = paridades d

Subárboles monovalorados

PorJosé A. Alonso 19-noviembre-201525-abril-2021

Los árboles binarios con valores enteros se pueden representar mediante el tipo Arbol definido por

   data Arbol = H Int 
              | N Int Arbol Arbol
              deriving Show

data Arbol = H Int

| N Int Arbol Arbol

deriving Show

Por ejemplo, el árbol

         7
        / \ 
       /   \
      /     \
     4       9
    / \     / \
   1   3   5   6

/ \

4 9

/ \ / \

1 3 5 6

se puede representar por

   N 7 (N 4 (H 1) (H 3)) (N 9 (H 5) (H 6))

1	N 7 (N 4 (H 1) (H 3)) (N 9 (H 5) (H 6))

Un árbol es monovalorado si todos sus elementos son iguales. Por ejemplo, de los siguientes árboles sólo son monovalorados los dos primeros

    5          9           5          9    
   / \        / \         / \        / \   
  5   5      9   9       5   6      9   7  
                / \                    / \ 
               9   9                  9   9

5 9 5 9

/ \ / \ / \ / \

5 5 9 9 5 6 9 7

/ \ / \

9 9 9 9

Definir la función

   monovalorados :: Arbol -> [Arbol]

1	monovalorados :: Arbol -> [Arbol]

tal que (monovalorados a) es la lista de los subárboles monovalorados de a. Por ejemplo,

   λ> monovalorados (N 5 (H 5) (H 5))
   [N 5 (H 5) (H 5),H 5,H 5]
   λ> monovalorados (N 5 (H 5) (H 6))
   [H 5,H 6]
   λ> monovalorados (N 9 (H 9) (N 9 (H 9) (H 9)))
   [N 9 (H 9) (N 9 (H 9) (H 9)),H 9,N 9 (H 9) (H 9),H 9,H 9]
   λ> monovalorados (N 9 (H 9) (N 7 (H 9) (H 9)))
   [H 9,H 9,H 9]
   λ> monovalorados (N 9 (H 9) (N 9 (H 7) (H 9)))
   [H 9,H 7,H 9]

λ> monovalorados (N 5 (H 5) (H 5))

[N 5 (H 5) (H 5),H 5,H 5]

λ> monovalorados (N 5 (H 5) (H 6))

[H 5,H 6]

λ> monovalorados (N 9 (H 9) (N 9 (H 9) (H 9)))

[N 9 (H 9) (N 9 (H 9) (H 9)),H 9,N 9 (H 9) (H 9),H 9,H 9]

λ> monovalorados (N 9 (H 9) (N 7 (H 9) (H 9)))

[H 9,H 9,H 9]

λ> monovalorados (N 9 (H 9) (N 9 (H 7) (H 9)))

[H 9,H 7,H 9]

Soluciones

data Arbol = H Int 
           | N Int Arbol Arbol
           deriving (Show, Eq)

monovalorados :: Arbol -> [Arbol]
monovalorados (H x) = [H x]
monovalorados (N x i d) 
    | todosIguales i x && todosIguales d x =
        (N x i d) : (subarboles i ++ subarboles d)
    | otherwise = monovalorados i ++ monovalorados d

-- (todosIguales a x) se verifica si todos los valores de los nodos y
-- las hojas del árbol a son iguales a x.
todosIguales :: Arbol -> Int -> Bool
todosIguales (H y) x     = y == x
todosIguales (N y i d) x = y == x && todosIguales i x && todosIguales d x

-- (subarboles a) es la lista de los subárboles de a.
subarboles :: Arbol -> [Arbol]
subarboles (H x)     = [H x]
subarboles (N x i d) = (N x i d) : (subarboles i ++ subarboles d)

data Arbol = H Int

| N Int Arbol Arbol

deriving (Show, Eq)

monovalorados :: Arbol -> [Arbol]

monovalorados (H x) = [H x]

monovalorados (N x i d)

| todosIguales i x && todosIguales d x =

(N x i d) : (subarboles i ++ subarboles d)

| otherwise = monovalorados i ++ monovalorados d

-- (todosIguales a x) se verifica si todos los valores de los nodos y

-- las hojas del árbol a son iguales a x.

todosIguales :: Arbol -> Int -> Bool

todosIguales (H y) x = y == x

todosIguales (N y i d) x = y == x && todosIguales i x && todosIguales d x

-- (subarboles a) es la lista de los subárboles de a.

subarboles :: Arbol -> [Arbol]

subarboles (H x) = [H x]

subarboles (N x i d) = (N x i d) : (subarboles i ++ subarboles d)

Ramas a las que pertenece un elemento

PorJosé A. Alonso 1-abril-20151-mayo-2015

Representamos los árboles binarios con elementos en las hojas y en los nodos mediante el tipo de dato

   data Arbol a = H a | N a (Arbol a) (Arbol a) deriving Show

1	data Arbol a = H a \| N a (Arbol a) (Arbol a) deriving Show

Por ejemplo,

   ej1 :: Arbol Int
   ej1 = N 5 (N 2 (H 1) (H 2)) (N 3 (H 4) (H 2))

1 2	ej1 :: Arbol Int ej1 = N 5 (N 2 (H 1) (H 2)) (N 3 (H 4) (H 2))

Definir la función

   ramasCon :: Eq a => Arbol a -> a -> [[a]]

1	ramasCon :: Eq a => Arbol a -> a -> [[a]]

tal que (ramasCon a x) es la lista de las ramas del árbol a en las que aparece el elemento x. Por ejemplo,

  ramasCon ej1 2 ==  [[5,2,1],[5,2,2],[5,3,2]]

1	ramasCon ej1 2 == [[5,2,1],[5,2,2],[5,3,2]]

Soluciones

data Arbol a = H a | N a (Arbol a) (Arbol a) deriving Show

ej1 :: Arbol Int
ej1 = N 5 (N 2 (H 1) (H 2)) (N 3 (H 4) (H 2))

-- 1ª definición
-- =============

ramasCon :: Eq a => Arbol a -> a -> [[a]]
ramasCon a x = [ys | ys <- ramas a, x `elem` ys]

ramas :: Arbol a -> [[a]]
ramas (H x)     = [[x]]
ramas (N x i d) = [x:ys | ys <- ramas i ++ ramas d]

-- 2ª definición
-- =============

ramasCon2 :: Eq a => Arbol a -> a -> [[a]]
ramasCon2 a x = filter (x `elem`) (ramas2 a)

ramas2 :: Arbol a -> [[a]]
ramas2 (H x)     = [[x]]
ramas2 (N x i d) = map (x:) (ramas2 i ++ ramas2 d)

data Arbol a = H a | N a (Arbol a) (Arbol a) deriving Show

ej1 :: Arbol Int

ej1 = N 5 (N 2 (H 1) (H 2)) (N 3 (H 4) (H 2))

-- 1ª definición

-- =============

ramasCon :: Eq a => Arbol a -> a -> [[a]]

ramasCon a x = [ys | ys <- ramas a, x `elem` ys]

ramas :: Arbol a -> [[a]]

ramas (H x) = [[x]]

ramas (N x i d) = [x:ys | ys <- ramas i ++ ramas d]

-- 2ª definición

-- =============

ramasCon2 :: Eq a => Arbol a -> a -> [[a]]

ramasCon2 a x = filter (x `elem`) (ramas2 a)

ramas2 :: Arbol a -> [[a]]

ramas2 (H x) = [[x]]

ramas2 (N x i d) = map (x:) (ramas2 i ++ ramas2 d)

Caminos maximales en árboles binarios

PorJosé A. Alonso 23-marzo-20151-mayo-2015

Consideremos los árboles binarios con etiquetas en las hojas y en los nodos. Por ejemplo,

/ \

2 4

/ \

7 1

/ \

2 3

Un camino es una sucesión de nodos desde la raiz hasta una hoja. Por ejemplo, [5,2] y [5,4,1,2] son caminos que llevan a 2, mientras que [5,4,1] no es un camino, pues no lleva a una hoja.

Definimos el tipo de dato Arbol y el ejemplo por

   data Arbol = H Int | N Arbol Int Arbol 
                deriving Show
   
   arb1:: Arbol 
   arb1 = N (H 2) 5 (N (H 7) 4 (N (H 2) 1 (H 3)))

data Arbol = H Int | N Arbol Int Arbol

deriving Show

arb1:: Arbol

arb1 = N (H 2) 5 (N (H 7) 4 (N (H 2) 1 (H 3)))

Definir la función

   maxLong :: Int -> Arbol -> Int

1	maxLong :: Int -> Arbol -> Int

tal que (maxLong x a) es la longitud máxima de los caminos que terminan en x. Por ejemplo,

   maxLong 3 arb1 == 4
   maxLong 2 arb1 == 4
   maxLong 7 arb1 == 3

maxLong 3 arb1 == 4

maxLong 2 arb1 == 4

maxLong 7 arb1 == 3

Soluciones

data Arbol = H Int | N Arbol Int Arbol 
             deriving Show

arb1:: Arbol 
arb1 = N (H 2) 5 (N (H 7) 4 (N (H 2) 1 (H 3)))

-- 1ª solución (calculando los caminos)
-- ------------------------------------

-- (caminos x a) es la lista de los caminos en el árbol a desde la raíz
-- hasta las hojas x. Por ejemplo,
--    caminos 2 arb1 == [[5,2],[5,4,1,2]]
--    caminos 3 arb1 == [[5,4,1,3]]
--    caminos 1 arb1 == []
caminos :: Int -> Arbol -> [[Int]]
caminos x (H y) | x == y    = [[x]]
                | otherwise = []
caminos x (N i r d) = map (r:) (caminos x i ++ caminos x d)

maxLong1 :: Int -> Arbol -> Int
maxLong1 x a = maximum (0: map length (caminos x a))

-- 2ª solución
-- -----------

maxLong2 :: Int -> Arbol -> Int
maxLong2 x a = maximum (0 : aux x a)
    where aux x (H y) | x == y    = [1]
                      | otherwise = []
          aux x (N i r d) = map (+1) (aux x i ++ aux x d)

data Arbol = H Int | N Arbol Int Arbol

deriving Show

arb1:: Arbol

arb1 = N (H 2) 5 (N (H 7) 4 (N (H 2) 1 (H 3)))

-- 1ª solución (calculando los caminos)

-- ------------------------------------

-- (caminos x a) es la lista de los caminos en el árbol a desde la raíz

-- hasta las hojas x. Por ejemplo,

-- caminos 2 arb1 == [[5,2],[5,4,1,2]]

-- caminos 3 arb1 == [[5,4,1,3]]

-- caminos 1 arb1 == []

caminos :: Int -> Arbol -> [[Int]]

caminos x (H y) | x == y = [[x]]

| otherwise = []

caminos x (N i r d) = map (r:) (caminos x i ++ caminos x d)

maxLong1 :: Int -> Arbol -> Int

maxLong1 x a = maximum (0: map length (caminos x a))

-- 2ª solución

-- -----------

maxLong2 :: Int -> Arbol -> Int

maxLong2 x a = maximum (0 : aux x a)

where aux x (H y) | x == y = [1]

| otherwise = []

aux x (N i r d) = map (+1) (aux x i ++ aux x d)

De árboles a listas

Soluciones

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